物理科技生物学-PHYICA

三维RBB-104拓扑绝缘体的可调谐太赫兹辐射

物理学 2022-05-14 23:59:06

作者:SPIE·雷娜·保留 椭圆和圆偏振太赫兹光束的产生

信用:赵海辉等

,doi 10

1117/1

美国联合通讯社(Associated Press)

2

066003 太赫兹波位于毫米和远红外频率范围之间,是一种尚未被完全识别和理解的电磁频带

北京航空航天大学的武晓军带领一组研究人员积极寻找理解、产生和控制太赫兹辐射的方法

吴指出,太赫兹波在扩展实际应用方面有很大的潜力——从成像到信息加密——但太赫兹科学技术的发展一直受到缺乏足够有效的来源的阻碍

吴的研究小组一直在研究碲化铋(Bi2Te3)的三维拓扑绝缘体,作为有效太赫兹系统的有希望的基础

他们最近系统地研究了飞秒激光脉冲驱动的Bi2Te3纳米薄膜的太赫兹辐射

他们发表在《高级光子学》上的报告证明了手性太赫兹波的有效产生,其偏振态可以任意调节,从而可以控制手性、椭圆率和主轴

吴认为,碲化铋是未来片上拓扑绝缘体基太赫兹系统的一个很好的候选材料;它在太赫兹发射、探测和调制方面已经显示出良好的前景

经过充分研究的拓扑绝缘体呈现出一种特殊的自旋动量锁定表面状态,这种状态也可以通过各种因素(如原子层数)进行精确调整

吴解释说,这种太赫兹源可以有效地辐射线偏振和圆偏振太赫兹波,具有可调手性和偏振

这将推动太赫兹科学的发展和在超快太赫兹光电自旋电子学、基于偏振的太赫兹光谱和成像、太赫兹生物传感、太赫兹视距通信和信息加密等领域的应用

Bi2Te3偏振可调太赫兹发射示意图

具有水平线偏振(HLP)、垂直线偏振(VLP)、左旋圆偏振和右旋圆偏振的飞秒激光脉冲照射到拓扑绝缘体Bi2Te3上,产生偏振可调的太赫兹波

宏观螺旋度依赖光电流,只能产生单向自旋电流

圆偏振激光脉冲照明下的微观电子跃迁

信用:SPIE 线偏振太赫兹波的产生和操纵 吴的团队系统地研究了飞秒激光脉冲驱动拓扑绝缘体Bi2Te3纳米薄膜的太赫兹辐射

他们发现线偏振太赫兹波来源于拓扑绝缘体被线偏振泵浦光激发后,Bi2Te3中Bi-Te原子间电子密度超快再分布形成的位移电流

超快位移电流对线偏振太赫兹辐射有贡献

由于Bi2Te3的晶格特性,辐射的太赫兹波总是以三倍旋转角线性极化,这取决于样品方位角

这种可靠性使得通过控制偏振方向上的入射激光来任意操纵太赫兹波偏振角变得非常方便

圆偏振太赫兹波的产生和操纵 吴解释说,为了产生圆偏振太赫兹脉冲,需要同时调谐泵浦激光偏振和样品方位角

当样品方位角固定时,研究人员还获得了具有各种椭圆率和主轴的椭圆太赫兹光束,这是由于线性光电效应(LPGE)和圆形光电效应(CPGE)的组合,这是由LPGE驱动和CPGE驱动的太赫兹电场分量之间的固有时间延迟引起的

在他们的期望范围内,他们能够通过改变入射激光的螺旋度来控制发射的太赫兹波的手性

吴解释说:“依赖于螺旋度的电流是我们能够获得自旋极化太赫兹脉冲的关键原因,因为我们可以通过改变螺旋度来连续调节它的幅度和极性

“圆偏振太赫兹辐射的实现和控制的具体讨论包括在他们的论文中

作者乐观地认为,他们的工作将有助于进一步集体理解飞秒相干控制超快自旋流在轻高温物质相互作用,也将提供一种有效的方法来产生自旋极化太赫兹波

吴指出,对极化的控制是朝着在源头有效调整扭曲太赫兹波的目标迈出的一步

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